Охота на электроовец. Большая книга искусственного интеллекта - Марков Сергей Николаевич
Своё открытие Хаммер совершил практически случайно. Работая в штутгардской библиотеке, он обнаружил фотокопию эскиза какого-то вычислительного устройства. Хаммер установил, что обнаруженный эскиз — это потерянное приложение к письму профессора Тюбингенского университета Вильгельма Шиккарда, адресованному математику и астроному Иоганну Кеплеру. В письме Шиккард детально описывал счётную машину и упоминал чертёж.
Шиккард родился 22 апреля 1592 г. в городе Херренберге (герцогство Вюртемберг, сейчас часть федеральной земли Баден-Вюртемберг, Германия). В 17 лет получил в Тюбингенском университете степень бакалавра, а через два года — магистра. С 1617 г. он преподаёт восточные языки в своей alma mater и получает должность профессора кафедры. В университете Шиккард знакомится с Кеплером, который рекомендует ему заняться математикой. Следуя этому совету, Шиккард вновь достигает успеха: в 1631 г. становится профессором математики и астрономии Тюбингенского университета.
Вильгельм Шиккард был энциклопедистом своего времени: его перу принадлежат трактаты о языках, математике, астрономии, оптике и метеорологии. Он успешно освоил картографию, гравировку по дереву и металлу, механику, вёл переписку с французскими, голландскими и итальянскими учёными. К сожалению, знаний, доступных человечеству в XVII в., оказалось недостаточно для того, чтобы защитить Шиккарда от холеры, беспощадно забравшей жизнь учёного и его семьи в 1635 г.
Приблизительно в 1621 г. Шиккард построил механизм из зубчатых колёс, предназначенный для выполнения упрощённого умножения, задействованного в способе расчёта орбиты Луны, предложенном Иоганном Кеплером. В двух письмах, написанных в 1623 и 1624 гг., Шиккард сообщает Кеплеру об изобретении и создании устройства, которое назвал arithmeticum organum (арифметическим инструментом). Позже Шиккард использует название Rechenuhr (счётные часы). Машина была предназначена для упрощения выполнения сложения, вычитания, умножения и деления.
Францу Хаммеру удалось найти в библиотеке Штутгарта ещё один чернильный набросок машины Шиккарда, а также указания Иоганну Пфистеру — механику, изготовлявшему машину. Основываясь на материалах, найденных Хаммером, учёные Тюбингенского университета в начале 1960-х гг. смогли построить рабочую модель машины Шиккарда.
К сожалению, нет уверенности в том, что оригинальная машина Шиккарда была полностью функциональной. Доктор Бруно фон Фрайтаг-Лорингофф — автор первой реконструкции машины — был вынужден внести небольшие изменения в её конструкцию, чтобы сделать машину полностью работоспособной.
Во втором письме Шиккарда от 25 февраля 1624 г. сообщается, что незавершённый экземпляр машины, предназначенный для Кеплера, сгорел во время ночного пожара: «…Поэтому я пишу тебе, чтобы отвести душу, так как переживаю потерю очень тяжело и не имею времени быстро создать новую машину». Первый же экземпляр машины Шиккарда так и не был найден [153].
Интересно, что Хаммер не был первым из исследователей, обративших внимание на изобретение Шиккарда. В 1718 г. один из первых биографов Кеплера — немец Михаэль Готтлиб Ганш — опубликовал книгу писем Кеплера, в которую входят и два письма Шиккарда. Более того, на полях второго письма содержится пометка издателя: Schickardi machina arithmetica (арифметическая машина Шиккарда).
В 1899 г. «Штутгартский геодезический журнал» (Stuttgarter Zeitschrift für Vermessungswesen) опубликовал перепечатку старой статьи немецкого учёного Иоганна фон Боненбергера. Среди прочего автор статьи пишет: «Странно, что никто не признаёт, что Шиккард изобрёл счётную машину. В 1624 г. он заказал копию для Кеплера, но она была уничтожена ночным пожаром».
В 1912 г. журнал «Новости Геодезической ассоциации Вюртемберга» (Nachrichten des Württembergischen Vermessungstechnischen Vereins) опубликовал набросок и записи о машине из Вюртембергской земельной библиотеки (Württembergischen Landesbibliothek) [154].
Скорее всего, Паскаль не был знаком с работой Шиккарда, поскольку конструктивно их устройства различаются довольно существенно. Паскаль использовал в конструкции коронные шестерни, в то время как Шиккард ограничился зубчатыми колёсами, и, для того чтобы исключить заедание механизма при расчётах, был необходим какой-то аналог анкерного механизма. Машина Шиккарда куда больше напоминает устройство, созданное сэром Сэмюэлом Морландом в 1660-е гг.
В любом случае триумфальное шествие механических калькуляторов началось именно с машины Паскаля.
Блез Паскаль родился 19 июня 1623 г. во французском городе Клермон-Ферран. Его отец — Этьен Паскаль — происходил из богатой семьи. Дед Паскаля по отцовской линии — Мартин Паскаль — занимал должность казначея Франции, а также королевского советника и финансового инспектора в округе Рьом и, кроме того, был личным секретарём жены короля Генриха III. Получив в Парижском университете образование в области права, отец Паскаля вернулся в родной Клермон-Ферран, где приобрёл чин королевского советника. В 1625 г., уже после рождения Блеза, его отец получает престижный пост президента Высшего податного суда провинции. Мать Блеза Паскаля — Антуанетта Паскаль — дочь сенешаля [155] Оверни (одна из провинций Франции) — была моложе мужа на восемь лет. Она умерла, когда маленькому Блезу было три года. В 1631 г. семья Паскаль (отец, Блез и две его маленькие сестры — Жаклин и Жильберта) перебирается в Париж [156], [157].
Талант Блеза развился не на пустом месте: Этьен Паскаль и сам неплохо разбирался в математике. В числе его друзей были такие выдающиеся математики своего времени, как Марен Мерсенн и Жерар Дезарг, основатель проективной геометрии. Именно в честь Этьена Паскаля названа знаменитая «улитка Паскаля» — открытая им алгебраическая кривая. Также отец Блеза был назначен кардиналом Ришельё в комиссию по оценке способа определения долготы, предложенного Жан-Батистом Мореном.
Этьен Паскаль тщательно подошёл к задаче обучения сына. Он составил и детально продумал план обучения, руководствуясь соображениями о том, что сложность изучаемого предмета должна соответствовать уровню развития умственных сил ребёнка в его возрасте. В соответствии с планом начиная с восьми лет Блез должен был получать общие знания о языках и грамматике, латинский и греческий следовало изучать после 12 лет, а математику — с 15 или 16 лет. Однако под влиянием проявившегося у сына интереса к геометрии и продемонстрированных им неожиданных успехов отец был вынужден отказаться от первоначального плана, поэтому математическое образование юного Паскаля началось в 12 лет [158].
Отцу Блеза по роду службы приходилось часто заниматься расчётами. По всей видимости, именно помогая отцу, Блез впервые задумался над созданием вычислительного устройства, которое могло бы облегчить осуществление расчётов. В 19 лет он начал создание своей первой суммирующей машины — паскалины. Слагаемые, уменьшаемые и вычитаемые числа вводились в машину при помощи соответствующих поворотов специальных колёс. На каждое из них, соответствовавшее одному десятичному разряду, были нанесены деления от 0 до 9 (некоторые паскалины также содержали колёса размерностью шесть, двенадцать и двадцать единиц для подсчёта денежных единиц: 1 ливр = 20 су, 1 су = 12 денье — или единиц расстояния: 1 туаз = 6 парижским футам, 1 парижский фут = 12 дюймам, 1 дюйм = 12 линиям). При завершении полного оборота колесо переносило единицу в соседний разряд, сдвигая соседнее колесо на одну позицию. Первая паскалина могла оперировать с пятизначными числами, однако позднее Паскаль создал также шести-, восьми- и даже десятиразрядную версии машины. Результат операции появлялся в окошечках, расположенных в верхней части металлического корпуса. Хотя вращение колёс в паскалине было возможно только в одном направлении, что исключало возможность прямого использования отрицательных чисел, вычитание можно было осуществлять при помощи дополнений, для этого оператору нужно было при наборе числа переместить полоску-ширму, прикрывающую соответственно верхнюю или нижнюю часть окошек паскалины.
